제목:관성 능률 측정
1.목적
놋쇠 원판을 회전시켜 그 원판의 회전 관성을 측정한다.
2.원리
회전하는 물체의 관성능률은 그 물체의 형태,질량의 분포상태,또는 회전축의 위치에 따라라서 달라진다.
질량 m인 추가 시간 t동안 높이 h만큼의 거리를 떨어지면서 물체를 회전시킨다면 mgh의 위치에너지가 운동에너지로 변한다.(마찰은 무시함)
이때 계의 운동에너지는 떨어지는 추의 운동에너지 과 물체의 회전운동에너지 로 구성되어있다.이 두 운동에너지의 합이 곧 계 전체의 운동에너지이며,이것이 추의 위치에너지의 변화와 같다.즉,
여기서 V는 떨어지는 추의 속도이고,I는 회전하는 물체의 관성능률이며,w는 회전하는 물체의 각속도이다.
중력은 일정하므로 낙하하는 추는 가속도가 일정한 운동을 한다.그러므로 낙하하는 속도 V,낙하시간 t,그리고 낙하하는 거리 h 사이에는 다음과 같은 간단한 관계가 성립한다.
여기서 Vf는 추의 최종 속도이고 Vd는 초기속도이다.만일,추를 정지상태에서 낙하시켰으면 Vd=0이다.
이 때에는
가 성립한다.
추와 회전축에 달린 hub는 실로 연결되어 있으므로 푸의 낙하속도 V,회전체의 각속도 w 및 hub의 반경 r 사이에는
의 관계가 성립한다.이 관계들을 위의 에너지 식에 대입하면
가 되며,여기서
의 관계가 성립한다.
3.기구및 장치
(1) 회전 원판장치 1
(2) 추 및 실(100g~300g) 각종 1
(3) stopwatch 초시계 1
(4) Vernier Calliper 1
(5) 수준기 1
(6) 막대자 2m
4.실험 방법
회전장치를 벽에 고정시키고 수준기를 사용하여 회전축이 수평이 되도록 맞춘다.그리고 여러번 돌려보면서 회전첵 자유로이 회전하는가 확인한다.만일 회전체가 자유로이 회전하지 않으면 수준기를 이용하여 다시 조정을 한다.
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2011.03.10
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